JP4234019B2 - How to rework the interconnect layer - Google Patents
How to rework the interconnect layer Download PDFInfo
- Publication number
- JP4234019B2 JP4234019B2 JP2004003456A JP2004003456A JP4234019B2 JP 4234019 B2 JP4234019 B2 JP 4234019B2 JP 2004003456 A JP2004003456 A JP 2004003456A JP 2004003456 A JP2004003456 A JP 2004003456A JP 4234019 B2 JP4234019 B2 JP 4234019B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- insulator
- interconnect
- dielectric
- thin film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
- H01L21/76802—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing by forming openings in dielectrics
- H01L21/76807—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing by forming openings in dielectrics for dual damascene structures
- H01L21/76808—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing by forming openings in dielectrics for dual damascene structures involving intermediate temporary filling with material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
- H01L21/76802—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing by forming openings in dielectrics
- H01L21/76807—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing by forming openings in dielectrics for dual damascene structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
- H01L21/76886—Modifying permanently or temporarily the pattern or the conductivity of conductive members, e.g. formation of alloys, reduction of contact resistances
- H01L21/76892—Modifying permanently or temporarily the pattern or the conductivity of conductive members, e.g. formation of alloys, reduction of contact resistances modifying the pattern
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
- H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
- H01L23/525—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body with adaptable interconnections
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
- H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
- H01L23/532—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
- H01L23/5329—Insulating materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
- H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
- H01L23/532—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
- H01L23/5329—Insulating materials
- H01L23/53295—Stacked insulating layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2221/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof covered by H01L21/00
- H01L2221/10—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device
- H01L2221/1005—Formation and after-treatment of dielectrics
- H01L2221/101—Forming openings in dielectrics
- H01L2221/1015—Forming openings in dielectrics for dual damascene structures
- H01L2221/1031—Dual damascene by forming vias in the via-level dielectric prior to deposition of the trench-level dielectric
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
Description
本発明は、一般的には、集積回路プロセスに関し、特に、半導体ウェハに対する集積回路リワーク・プロセスに適応した方法に関する。 The present invention relates generally to integrated circuit processes, and more particularly to a method adapted to an integrated circuit rework process on a semiconductor wafer.
現在、集積回路BEOL(半導体プロセス・ラインの後工程)リワーク・プロセスが、ASIC(特定用途向け集積回路)の設計認定(design qualification)と通常生産(normal production)双方に対して用いられている。これらのリワーク・プロセスは、アルミニウムおよび銅双方のマルチレベル金属配線のために開発されており、一般的に、歩留り問題もしくは信頼性問題あるいはフォトマスク・エラーを正すために用いられる。このようなリワーク・プロセスは、QTAT(短いターン・アラウンド・タイム)の設計確認を可能にし、集積回路製造コストを節約する。リワーク・プロセスの一例が、その全開示が明細書の内容として引用される米国特許第6,332,988号公報に与えられており、ここにおいて、電気メッキはんだバンプ・ウェハをリワークするプロセスが開示される。 Currently, integrated circuit BEOL (post-semiconductor process line) rework processes are used for both ASIC (application specific integrated circuit) design qualification and normal production. These rework processes have been developed for both aluminum and copper multilevel metal interconnects and are commonly used to correct yield or reliability problems or photomask errors. Such a rework process enables QTAT (short turn around time) design verification and saves integrated circuit manufacturing costs. An example of a rework process is given in US Pat. No. 6,332,988, the entire disclosure of which is incorporated by reference, wherein a process for reworking an electroplated solder bump wafer is disclosed. Is done.
銅および低誘電率(k)テクノロジの導入は、追加のリワーク・プロセス定義のための機会を与える。というのは、低k誘電体材料の物理的特性および化学的特性は二酸化シリコンと著しく異なり、したがって同様のリワーク方法になじみにくいからである。このようなリワーク・プロセスは、POR BEOL(process of record back-end-of-line)プロセス・シーケンスに統合され、リワーク・プロセスの間中平坦さを保持し、Si3 N4 ,低k有機誘電体,銅,およびライナ材料を含む多数の薄膜を除去し、そして(典型的にフロント・エンドと呼ばれる)トランジスタのような電子的アクティブ・デバイスの上に存在する誘電体およびタングステン相互接続領域の上面上で停止する必要がある。この領域の誘電体は、典型的にホウ素ドープSiO2 または“BPSG”(リンホウケイ酸ガラス)である。BPSG内部で、タングステン・ダマシンで作られた電気導体が典型的に用いられ、したがって、これを“BPSG/W”と略すことができる。従来の一部のプロセスは、例えばフォトレジスト・リソグラフィ・プロセスに起因する不適切なコーティングによって生じた欠陥のあるSiLK(R)層をリワークする方法を教示する。しかしながら、これらの従来のプロセスは、誘電体BEOLに加えて最終集積金属(integrated metal)のリワークを扱ってはいない。 The introduction of copper and low dielectric constant (k) technology provides an opportunity for additional rework process definition. This is because the physical and chemical properties of low-k dielectric materials are significantly different from silicon dioxide and are therefore not amenable to similar rework methods. Such a rework process is integrated into a POR BEOL (process of record back-end-of-line) process sequence, which remains flat throughout the rework process, and Si 3 N 4 , low-k organic dielectric The top surface of the dielectric and tungsten interconnect region that removes many thin films, including body, copper, and liner material, and is present on an electronic active device such as a transistor (typically called the front end) Need to stop on. The dielectric in this region is typically boron doped SiO 2 or “BPSG” (phosphorborosilicate glass). Within the BPSG, an electrical conductor made of tungsten damascene is typically used and can therefore be abbreviated as “BPSG / W”. Some conventional processes teach how to rework a defective SiLK® layer caused by improper coating, for example due to a photoresist lithography process. However, these conventional processes do not address the reintegration of the final integrated metal in addition to the dielectric BEOL.
加えて、集積回路デバイスの寸法がそれぞれの次の技術に対応して小さくなるので、下層配線レベルにおけるピッチが、フォトリソグラフィ重ね合わせ不足(overlay shorting),低k材料内の銅バイア/銅バイアのバイア抵抗,金属ライン/金属ライン・キャパシタンス,および金属レベル/金属レベル冷却問題に関して、挑戦的になる。 In addition, the integrated circuit device dimensions are reduced corresponding to each of the following technologies, so that the pitch at the lower interconnect level is less than that of photolithographic overlay shorting, copper vias / copper vias in low-k materials. Be challenging with regard to via resistance, metal line / metal line capacitance, and metal level / metal level cooling issues.
したがって、一部または全部のBEOLレベルの間に付加的垂直空間を生じさせ、欠陥のあるBEOLレベルの除去と再構築とを促進する手段となり、重ね合わせ,バイア抵抗,ライン・キャパシタンス,および冷却に関する所望のプロセス・ウィンドウ余裕度(window latitude)を確保する手段となり得る集積回路リワーク・プロセスに対する必要性が存在する。 Thus, an additional vertical space is created between some or all BEOL levels, providing a means to facilitate removal and reconstruction of defective BEOL levels, with respect to overlay, via resistance, line capacitance, and cooling. There is a need for an integrated circuit rework process that can be a means of ensuring a desired process window latitude.
本発明は、上述の事項をかんがみて成されたものであって、本発明の目的は、単一チップ配線もしくは相互接続金属レベルそしてマルチレベル双方のリワーク・プロセスの方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the foregoing, and it is an object of the present invention to provide a method for both single chip interconnect or interconnect metal level and multilevel rework processes.
本発明の一態様によれば、ダマシン冶金(metallurgy)のBEOL(プロセス・ラインの後工程)相互接続レベルをリワークする方法が提供され、ここにおいて、レベルのそれぞれは、複数の誘電体層に埋め込まれたライン部分およびバイア部分を備える。本方法は、最上の誘電体層から開始して複数の誘電体層を選択的に除去することによって相互接続レベルを順番に除去する工程を含む。次に、相互接続レベルのライン部分およびバイア部分を露出させる。次に、相互接続レベルの露出したライン部分およびバイア部分を共面にする。最後に、除去した相互接続レベルをダマシン冶金の完全な相互接続レベルで入れ替える。 In accordance with one aspect of the present invention, a method is provided for reworking a damascene metallurgy BEOL (post-process line) interconnect level, wherein each of the levels is embedded in a plurality of dielectric layers. A line portion and a via portion. The method includes sequentially removing interconnect levels by selectively removing a plurality of dielectric layers starting from the top dielectric layer. The interconnect level line and via portions are then exposed. The exposed line and via portions at the interconnect level are then coplanar. Finally, replace the removed interconnect level with the complete interconnect level of Damascene Metallurgy.
さらに、第2誘電体層の上に第1誘電体層を積層することによって複数の誘電体層を形成し、ここで、第1誘電体層は、第2誘電体層より低い誘電率の材料を含む。また、最上の誘電体層からBEOL相互接続レベルの最下位レベルの下に位置するスクラッチ・ストップ(scratch stop)層まで複数の誘電体層を除去する。さらに、ライン部分およびバイア部分は配線導体を形成し、当該配線導体は銅を含む。加えて、複数の誘電体層より速い速度でライン部分およびバイア部分を除去する。 Further, a plurality of dielectric layers are formed by laminating the first dielectric layer on the second dielectric layer, wherein the first dielectric layer is a material having a lower dielectric constant than the second dielectric layer. including. Also, the plurality of dielectric layers are removed from the top dielectric layer to the scratch stop layer located below the lowest level of the BEOL interconnect level. Further, the line portion and the via portion form a wiring conductor, and the wiring conductor includes copper. In addition, the line and via portions are removed at a faster rate than the plurality of dielectric layers.
本方法は、露出したライン部分およびバイア部分の上にポリッシュ・ストップ層を付着する工程をさらに含み、ここにおいて、ポリッシュ・ストップ層は、最下位誘電体層と共面の厚さまでライン部分およびバイア部分を除去するのを可能にする。さらに、第1誘電体層および第2誘電体層を含む複数の誘電体層を形成し、ここにおいて、第1誘電体層と第2誘電体層とは異なった除去特性を有する。また、第1相互接続レベルのバイア部分が第2相互接続レベルのバイア部分に接続し、ここにおいて、第1相互接続レベルのバイア部分が第2相互接続レベルのバイア部分より小さく形成される。加えて、本方法は、露出したライン部分およびバイア部分の上にキャップ・ハードマスク層を付着する工程をさらに含み、キャップ・ハードマスク層は、窒化物,酸化物,Si3 N4 ,TaN,TaまたはWのうちの1つを含む。 The method further includes the step of depositing a polish stop layer over the exposed line and via portions, wherein the polish stop layer is up to a thickness coplanar with the bottom dielectric layer. Makes it possible to remove the part. Further, a plurality of dielectric layers including a first dielectric layer and a second dielectric layer are formed, wherein the first dielectric layer and the second dielectric layer have different removal characteristics. The via portion at the first interconnect level is connected to the via portion at the second interconnect level, wherein the via portion at the first interconnect level is formed smaller than the via portion at the second interconnect level. In addition, the method further includes depositing a cap hard mask layer over the exposed line and via portions, the cap hard mask layer comprising nitride, oxide, Si 3 N 4 , TaN, Contains one of Ta or W.
代替として、ダマシン冶金のBEOL(プロセス・ラインの後工程)メタライゼーション・レベルをリワークする方法は、基板の上に複数のBEOLメタライゼーション・レベルを形成する工程と、BEOLメタライゼーション・レベル内にライン部分およびバイア部分を形成する工程と、BEOLメタライゼーション・レベルの少なくとも1つを選択的に除去してライン部分およびバイア部分を露出させる工程と、除去したBEOLメタライゼーション・レベルを少なくとも1つの新たなBEOLメタライゼーション・レベルで入れ替える工程と、を含み、BEOLメタライゼーション・レベルは、第1誘電体層および第2誘電体層を含み、第1誘電体層は第2誘電体層より低誘電率の材料を含む。 Alternatively, a method for reworking a damascene metallurgy BEOL (post process line) metallization level includes forming multiple BEOL metallization levels on a substrate and lines within the BEOL metallization level. Forming a portion and a via portion; selectively removing at least one of the BEOL metallization levels to expose line portions and via portions; and removing the removed BEOL metallization level to at least one new Replacing the BEOL metallization level, wherein the BEOL metallization level includes a first dielectric layer and a second dielectric layer, wherein the first dielectric layer has a lower dielectric constant than the second dielectric layer. Contains materials.
本発明は、論理デバイスおよび機能デバイスを含む第1セクションと、第1セクションの上の相互接続層とを有する集積回路構造を提供する。相互接続層のそれぞれは、第1絶縁体層と、第1絶縁体層の上の第2絶縁体層と、第1絶縁体層および第2絶縁体層内部の電気配線とを含む。第1絶縁体層は第2絶縁体層より低い誘電率を有し、第2絶縁体層は第1絶縁体層より硬い。 The present invention provides an integrated circuit structure having a first section that includes logic and functional devices and an interconnect layer over the first section. Each of the interconnect layers includes a first insulator layer, a second insulator layer over the first insulator layer, and electrical wiring within the first insulator layer and the second insulator layer. The first insulator layer has a lower dielectric constant than the second insulator layer, and the second insulator layer is harder than the first insulator layer.
第2層は、上にある相互接続層に対して実行されるリワーク工程の間第1層を保護する保護層を含む。第1絶縁体層は有機絶縁体を含む。第2絶縁体層は、窒化物,酸化物,Si3 N4 ,TaN,Ta,Wのうちの1つを含む。電気配線は、ダマシン銅を含む。第1絶縁体層,第2絶縁体層,および電気配線のそれぞれのグループは、構造内部の単一相互接続層を構成する。 The second layer includes a protective layer that protects the first layer during the rework process performed on the overlying interconnect layer. The first insulator layer includes an organic insulator. The second insulator layer includes one of nitride, oxide, Si 3 N 4 , TaN, Ta, and W. The electrical wiring includes damascene copper. Each group of first insulator layer, second insulator layer, and electrical wiring constitutes a single interconnect layer within the structure.
本発明は、集積回路構造の論理層および機能層の上のこのような相互接続層をリワークする方法をさらに提供する。本方法は、第1相互接続層の上部絶縁体を除去し、第1相互接続層の直下に位置する第2相互接続層の上部絶縁体に影響を与えない選択的除去プロセスで第1相互接続層の電気配線および下部絶縁体を除去する。当該上部絶縁体は、第1相互接続層内の電気配線および下部絶縁体を除去するプロセスの間第2相互接続層の下部絶縁体を保護する。本プロセスは、第1相互接続層を完全に除去し、第2相互接続層を完全な状態に残す。そして、代替相互接続層を第1相互接続層の代わりに形成する。 The present invention further provides a method for reworking such interconnect layers over the logic and functional layers of an integrated circuit structure. The method removes the upper insulator of the first interconnect layer and the first interconnect with a selective removal process that does not affect the upper insulator of the second interconnect layer located directly below the first interconnect layer. Remove layer electrical wiring and lower insulator. The upper insulator protects the lower insulator of the second interconnect layer during the process of removing the electrical wiring and lower insulator in the first interconnect layer. The process completely removes the first interconnect layer and leaves the second interconnect layer intact. An alternative interconnect layer is then formed instead of the first interconnect layer.
上部絶縁体を除去するプロセスは、下部絶縁体の一部も除去し、電気配線の一部を露出させる。上部絶縁体を除去した後、本発明は任意に、下部絶縁体の部分的に除去された部分の上と電気配線の露出部分の上とにポリッシュ・ストップ層を付着する。ポリッシュ・ストップ層の付着の後に、本発明は電気配線を除去して、第1下部絶縁体の部分的に除去された部分とポリッシュ・ストップ層の一部とを残す。続いて、ポリッシュ・ストップ層を除去する。ポリッシュ・ストップ層は、電気配線を除去するプロセスの間下部絶縁体を保護する。 The process of removing the upper insulator also removes part of the lower insulator and exposes part of the electrical wiring. After removing the top insulator, the present invention optionally deposits a polish stop layer over the partially removed portion of the lower insulator and over the exposed portion of the electrical wiring. After deposition of the polish stop layer, the present invention removes the electrical wiring, leaving a partially removed portion of the first lower insulator and a portion of the polish stop layer. Subsequently, the polish stop layer is removed. The polish stop layer protects the lower insulator during the process of removing the electrical wiring.
本発明は、それぞれの相互接続層内部で下部軟質低誘電率(低k)層の上に保護硬質絶縁体層を含む構造を提供する。この構造は、BEOLプロセス層内のそれぞれの相互接続層を個別に除去するのを可能にする。より具体的には、除去プロセスの第1段階において、(下部軟質低k誘電体の一部と一緒に)上部硬質誘電体を最初に除去する。次に、低k誘電体の残部と金属配線ラインとを除去プロセスの第2段階で除去する。除去プロセスのこの第2段階は、除去されている相互接続層の直下の次の下に位置する相互接続層の隣接する硬質絶縁体に影響を与えない。したがって、本発明は極めて選択的であり、(自身の上部硬質保護絶縁体層によって保護される)次の下に位置する層に影響を与えることなしに、(低k誘電体層であっても)単一相互接続層を除去するのを可能にする。これは、(単一層をリワークするのを可能にすることによって)BEOL層のリワークをかなり容易にする。 The present invention provides a structure including a protective hard insulator layer on a lower soft low dielectric constant (low k) layer within each interconnect layer. This structure allows each interconnect layer in the BEOL process layer to be removed individually. More specifically, in the first stage of the removal process, the upper hard dielectric is first removed (along with a portion of the lower soft low-k dielectric). Next, the remainder of the low-k dielectric and the metal wiring lines are removed in the second stage of the removal process. This second stage of the removal process does not affect the adjacent hard insulator of the interconnect layer located immediately below the interconnect layer being removed. Thus, the present invention is very selective, even if it is a low-k dielectric layer without affecting the next underlying layer (protected by its own upper hard protective insulator layer). ) Makes it possible to remove a single interconnect layer; This makes the BEOL layer rework much easier (by allowing a single layer to be reworked).
一部または全部のBEOLレベルの間に付加的垂直空間を生じさせ、欠陥のあるBEOLレベルの除去と再構築とを促進する手段となり、重ね合わせ,バイア抵抗,ライン・キャパシタンス,および冷却に関する所望のプロセス・ウィンドウ余裕度を確保する手段となり得る集積回路リワーク・プロセスに対する必要性が存在する。 Creates additional vertical space between some or all BEOL levels, providing a means to facilitate removal and reconstruction of defective BEOL levels, as desired for overlay, via resistance, line capacitance, and cooling There is a need for an integrated circuit rework process that can be a means of ensuring process window margin.
図面、特に図1〜30を参照すると、本発明に係る方法および構造の好適な実施形態が示される。具体的には、図1〜5において、本発明の第1の実施形態が説明される。従来、低k誘電体は、集積回路チップの論理/機能層(BEOLプロセス・セクション)の上に形成される相互接続層(BEOLプロセス層)に対して用いられていなかった。本発明は、それぞれの相互接続層内部で下部軟質低誘電率(低k)層の上に保護硬質絶縁体層を有する構造を提供する。この構造は、BEOLプロセス層内のそれぞれの相互接続層が個別に除去されるのを可能にする。より具体的には、除去プロセスの第1段階において、(下部軟質低k誘電体の一部と一緒に)上部硬質誘電体を最初に除去する。次に、低k誘電体の残部と金属配線ラインとを除去プロセスの第2段階で除去する。この除去プロセスの第2段階は、除去されている相互接続層の直下の次に下に位置する相互接続層の隣接する硬質絶縁体に影響を与えない。したがって、本発明は、極めて選択的であり、(自身の上部硬質保護絶縁体層によって保護される)次の下に位置する層に影響を与えることなしに、(低k誘電体層であっても)単一の相互接続層を除去するのを可能にする。これは、(単一層をリワークするのを可能にすることにより)BEOL層のリワークをかなり容易にする。本発明の第1の実施形態によれば、銅/低kBEOL製造のための新規なマルチレベル・リワーク・プロセスが示される。 Referring to the drawings, and in particular to FIGS. 1-30, preferred embodiments of the method and structure according to the present invention are shown. Specifically, a first embodiment of the present invention is described in FIGS. Traditionally, low-k dielectrics have not been used for the interconnect layer (BEOL process layer) formed on the logic / functional layer (BEOL process section) of the integrated circuit chip. The present invention provides a structure having a protective hard insulator layer on a lower soft low dielectric constant (low k) layer within each interconnect layer. This structure allows each interconnect layer in the BEOL process layer to be removed separately. More specifically, in the first stage of the removal process, the upper hard dielectric is first removed (along with a portion of the lower soft low-k dielectric). Next, the remainder of the low-k dielectric and the metal wiring lines are removed in the second stage of the removal process. This second stage of the removal process does not affect the adjacent hard insulator of the interconnect layer located immediately below and next to the interconnect layer being removed. Thus, the present invention is highly selective and is a low-k dielectric layer without affecting the next underlying layer (protected by its own upper hard protective insulator layer). Also) allows the removal of a single interconnect layer. This makes BEOL layer rework much easier (by allowing a single layer to be reworked). According to a first embodiment of the present invention, a novel multi-level rework process for copper / low kBEOL manufacturing is shown.
BEOL製造プロセスは、平坦さを保持するよう構成される。というのは、それぞれの次に続く金属レベルをダマシンおよびデュアルダマシン手法を用いて典型的に形成するからである。本発明によれば、マルチレベル・リワーク・プロセスは、レベルと膜とが同時に除去されるときにこの平坦さをほぼ保持する。このマルチレベル,マルチ膜除去を実現する方法を、本発明の第1の実施形態によって与える。 The BEOL manufacturing process is configured to maintain flatness. This is because each subsequent metal level is typically formed using damascene and dual damascene techniques. In accordance with the present invention, the multi-level rework process substantially retains this flatness when the level and film are removed simultaneously. A method for realizing this multi-level, multi-film removal is given by the first embodiment of the present invention.
図1において、BPSG/W基板110の上に形成されたマルチレベル集積回路構造100が示される。基板110の上に、低誘電率材料(低k誘電体)を含む第1の絶縁体層120があり、低誘電率材料は、ポリマ低k誘電体商品例えば米国ニューヨーク州のDow Chemical Companyから入手可能なSiLK(R),米国ニュージャージー州のHoneywellから入手可能なFLARE,そして従来の材料例えば二酸化シリコン,フッ化シリコンジオキシド(FSG),および微孔性ガラス例えば米国ニュージャージー州のHoneywell, Inc.から入手可能なNanoglass(多孔性SiO2 )、さらに、米国カリフォルニア州のApplied Materialから入手可能なBlack Diamond(炭素ドープSiO2 ),米国カリフォルニア州のNovellus Systems, Inc.から入手可能なCoral(炭化シリコンベースの誘電体),および米国ニュージャージー州のAllied Signalから入手可能なXerogelなどである。
In FIG. 1, a multilevel
第1絶縁体層120の上に、窒化物,酸化物,およびTaN,TaまたはWのような金属のうちの1つを含む第1ハードマスク層125がある。第1ハードマスク層125の上に、例えばSiLK(R),FLARE,および従来の材料例えば二酸化シリコン,フッ化シリコンジオキシド(FSG),およびNanoglassのような微孔性ガラス、そしてBlack Diamond,Coral,およびXerogelのような低誘電率材料を含む第2絶縁体層130がある。次に、第2絶縁体層130の上に、第2ハードマスク層135があり、第2ハードマスク層135は同様に、窒化物,酸化物,およびTaN,TaまたはWのような金属のうちの1つを含む。
Overlying the
第1絶縁体層120および第1ハードマスク層125は第1メタライゼーション層101を形成し、一方、第2絶縁体層130および第2ハードマスク層135は第2メタライゼーション層102を形成する。好ましくは銅を含むが、タングステンあるいは、銀,金等のような他の金属を含んでもよい複数の配線導体115が、集積回路構造100の第1および第2メタライゼーション層101,102の内部に点在する。
The
図2に示すように、集積回路構造100はRIE(反応性イオンエッチング)プロセスを受け、このプロセスにおいて、第2ハードマスク層135が第2メタライゼーション層102の上部から除去されて、一部の配線導体115の上部表面を露出させる。次に、CMP(化学機械研磨)プロセスが行われ、このプロセスにおいて、第2絶縁体層130の一部と、第2メタライゼーション層102内の配線導体115の一部とが除去される。これを図3に示す。
As shown in FIG. 2, the
リワーク・プロセスの次の工程は、集積回路構造100を図4に示すように他のCMPプロセスにさらす工程を含み、それによって第2絶縁体層130のより大きい部分を除去し、同様に第2メタライゼーション層102内の配線導体115の大部分を除去する。最後に、図5に示すように、単一レベル・リワークを完了し、ここにおいて、第2メタライゼーション層102内部の全体の第2絶縁体層130および配線導体115をCMPプロセスによって除去し、第1絶縁体層120および第1ハードマスク層125内部に複数の配線導体115が点在する第1メタライゼーション層101のみを完全な状態に保つ。上述したように、上にある相互接続層102が除去されるときにハードマスク層125は相互接続層101を保護する。より具体的には、図5において軟質低k誘電体130の最後の部分を除去する除去プロセスの部分は、軟質低k誘電体130に対して選択的であり、硬質絶縁体ハードマスク層125にほぼ影響を与えない。これは、下にある相互接続層101に影響を与えることなしに、上にある相互接続層102を完全に除去するのを可能にし、下にあるBEOL/BEOL層(層101およびより下の層)の形成に付随するコスト,時間および費用のいずれも犠牲にすることなしに、相互接続層102を個別にリワークすることを可能にする。層101および同種の下にある層を同様に除去でき、それによってリワークする必要がある層の量を正確に制御することができる。
The next step in the rework process includes exposing the
この第1の実施形態において、ほぼ均一の除去プロセスを用いて集積回路構造100の上部表面からはじめて、それぞれのレベル(ここでは1つのメタライゼーションレベル102)を順番に除去する。CMPポリッシュはスラリ、好ましくは銅および誘電体を除去するように構成されたスラリを用い、第2絶縁体層130,第2ハードマスク層135,および配線導体115の一部を除去する。代わりに、ウェットまたはドライエッチング剤例えばHF(フッ酸)エッチング剤を用いてこれらの層を除去してもよい。エッチング剤を用いる場合、プロセス時の様々な時点における露出膜の最適な除去のためにエッチング剤の反復的配列を用いることができる。例えば、Si3 N4 を除去するためにパーフルオロカーボン(perfluorocarbon)ドライエッチング剤が最適であり、一方、大部分の有機低k材料を除去するために窒素ベースのエッチング剤が最適である。
In this first embodiment, each level (here, one metallization level 102) is removed sequentially, starting from the top surface of the
加えて、第2絶縁体層130内の低k材料のような低k材料を除去の前に熱処理してその除去速度を変えてもよい。代わりに、第2絶縁体層130を最初に熱処理して(あるいは化学的に処理等して)その接着強さまたは機械的強度を下げ、リフトオフ・テープ,HFのような液体薬品,あるいは蒸気HFのようなドライエッチング薬品を用いて除去し、これは、さらに、配線導体115の一部または全てを剥離させる。次に、銅ポリッシュを用いて除去プロセスを完成する。
In addition, a low-k material, such as a low-k material in the
さらなる代替として、硬い誘電体(例えば、Si3 N4 もしくは炭化シリコン)スクラッチ・ストップの集積を、最初の集積回路製造の際に用いる。このスクラッチ・ストップは、低k誘電体と銅相互接続構造との反復的配列の下に存在し、BPSG/Wレベルの下にあるトランジスタのような電子デバイスの上に存在するBPSG/Wレベルと共面に位置する。マルチレベル・リワークが必要な場合、膜をスクラッチ・ストップまで下方に除去する。また、上述したRIEプロセスとCMPプロセスとのコンビネーションを用いて膜を除去することができ、これを繰り返してそれぞれのメタライゼーション・レベルを除去する。ここにおいて、銅の除去速度は、低k除去速度よりも好ましくは大きい。 As a further alternative, the integration of a hard dielectric (eg, Si 3 N 4 or silicon carbide) scratch stop is used during initial integrated circuit fabrication. This scratch stop exists under a repetitive arrangement of low-k dielectrics and copper interconnect structures, and BPSG / W levels above electronic devices such as transistors below the BPSG / W level. Located on the same plane. If multi-level rework is required, remove the membrane down to the scratch stop. Also, the film can be removed using a combination of the RIE process and the CMP process described above, and this is repeated to remove each metallization level. Here, the copper removal rate is preferably greater than the low k removal rate.
スクラッチ層が完全に有効というわけではない場合、ストラップ・ローカル相互接続または“MC”を最初のMCの上に形成してもよく、レコードプロセス(“POR”)ラインの後工程(“BEOL”)プロセスを用いてマルチレベルBEOLを再製造する。上述の手順を単独で実行してもよく、あるいは、超音波洗浄工程もしくはメガソニック(megasonic)洗浄工程と組み合わせて実行してBEOL構造を振動させて外し、あるいは後続の容易な除去のためにBEOL構造を劣化させてもよい。したがって、図示したように、本発明の第1の実施形態は、マルチレベル銅/低k集積回路相互接続BEOL構造100をリワークするために有効なプロセスである。
If the scratch layer is not fully effective, a strap-local interconnect or “MC” may be formed over the first MC, post-recording (“POR”) line post-processing (“BEOL”) The process is used to remanufacture multi-level BEOL. The above procedure may be performed alone or in combination with an ultrasonic or megasonic cleaning process to vibrate the BEOL structure or to BEOL for subsequent easy removal. The structure may be deteriorated. Thus, as shown, the first embodiment of the present invention is an effective process for reworking a multi-level copper / low-k integrated circuit
第2の実施形態を図6〜10に示す。この第2の実施形態は、一部または全部の誘電体(低k)の除去を実行した後にポリッシュ・ストップを付着することを教示する。このポリッシュ・ストップは、誘電体または(当該誘電体が完全に除去される場合には)下にあるレベルと共面の厚さまで、(典型的には銅の)配線導体215を除去することを可能にするよう機能する。 A second embodiment is shown in FIGS. This second embodiment teaches applying a polish stop after performing some or all dielectric (low k) removal. This polish stop will remove the wiring conductor 215 (typically copper) to a thickness that is coplanar with the dielectric or the underlying level (if the dielectric is completely removed). It works to make it possible.
図6〜10は、本発明に係るこの実施形態を実行する方法に関する順序を説明する。図6に示すように、第1の工程は、BEOL(ラインの後工程)デバイスを有する基板210(例えばシリコン基板)と、その上に形成された1以上のBEOLメタライゼーションレベル201,202とを準備する工程を含む。集積回路デバイス200は、図示するように、特に第1絶縁体層220を含み、第1絶縁体層220は、低誘電率材料(低k誘電体)例えばSiLK(R),FLARE,および従来の材料例えば二酸化シリコン,フッ化シリコンジオキシド(FSG),およびNanoglassのような微孔性ガラス,そしてBlack Diamond,Coral,およびXerogelを含む。
FIGS. 6-10 illustrate the order for the method of performing this embodiment according to the invention. As shown in FIG. 6, the first step includes a substrate 210 (eg, a silicon substrate) having a BEOL (line post-process) device and one or more
第1絶縁体層220の上は、窒化物,酸化物,Si3 N4 ,およびTaN,Ta,もしくはWのような金属のうちの1つを含む第1ハードマスク層225である。第1ハードマスク層225の上は、第2絶縁体層230であり、この第2絶縁体層230は、低誘電率材料例えばSiLK(R),FLARE,および従来の材料例えば二酸化シリコン,フッ化シリコンジオキシド(FSG),およびNanoglassのような微孔性ガラス,そしてBlack Diamond,Coral,およびXerogelを含む。次に、第2絶縁体層230の上は、第2ハードマスク層235であり、この層は、また、窒化物,酸化物,Si3 N4 ,およびTaN,TaもしくはWのような金属のうちの1つを含む。
Overlying the
第1絶縁体層220および第1ハードマスク層225は、第1BEOLメタライゼーション層201を形成し、一方、第2絶縁体層230および第2ハードマスク層235は、第2BEOLメタライゼーション層202を形成する。好ましくは銅から成る複数の配線導体215が、集積回路構造200の第1および第2BEOLメタライゼーション層201,202内部に点在する。
The
リワーク・プロセスの次の段階において、図7に示すように、第2ハードマスク層235を除去し、第2絶縁体層230と、第2BEOLメタライゼーション層202の配線導体215とを露出させる。この除去プロセスは、第2メタライゼーションレベル202内の配線導体の深さの直下の深さまでのN2 RIEもしくはO2 /N2 RIEのような既知の手法を用いることによって実行される。
In the next stage of the rework process, as shown in FIG. 7, the second
次に、図8に示すように、薄膜ポリッシュ・ストップ240を集積回路デバイス200の上に付着する。TaN,Ta,W,もしくは他の金属を含む物理的蒸着すなわち”PVD”のような方向性薄膜付着方法を用いて好ましくはこれを実行するが、SiO2酸化物またはSi3N4窒化物または炭化シリコンのような他の誘電体を含む誘電体付着方法も可能である。図9において示すように、第2メタライゼーションレベル202から突出する配線導体215を除去し、ポリッシュ・ストップ層240を除去することによって集積回路構造200を研磨し、第2絶縁体層230,誘電体領域230(すなわち第2絶縁体層230)の上のポリッシュ・ストップ層240,および露出配線導体215を露出させることになる。
Next, a thin film polish stop 240 is deposited over the
最後に、図10に示すように、集積回路デバイス200をさらに研磨し、それによって残存露出ポリッシュ・ストップ薄膜240を除去し、第2絶縁体層230と第2BEOLメタライゼーション層202内の配線導体215の露出部分とを含みクリーンかつ平坦な上部表面を作り出す。このリワーク・プロセスの完了時に、BEOLレベルをPORを用いて再構築してもよい。このポリッシュ・ストップ240は、軟質低k絶縁体230にダメージを与えることなしに金属を研磨することを可能にする。
Finally, as shown in FIG. 10, the
おそらく、現在のBEOLレベル再形成プロセスにおいては、(図示しない)リワーク副産物(artifact)が拡張バイアとして残留することになる。一方、副産物が残らないように全構造をリワークしてもよい。すなわち、デュアルダマシン構造のライン部分のみが除去される場合、シングルダマシン・プロセス・シーケンスを用いてラインのみを再製造して副産物を残さないようにしてもよい。第2の実施形態によって教示される方法を、単一または一部のBEOLレベルの除去のために用いることができ、あるいは当該工程を数回繰り返して全BEOLを除去することができる。 Presumably, in the current BEOL level reconstruction process, rework artifacts (not shown) will remain as extended vias. On the other hand, the entire structure may be reworked so that no by-products remain. That is, if only the line portion of the dual damascene structure is removed, only the line may be remanufactured using a single damascene process sequence so that no by-product remains. The method taught by the second embodiment can be used for the removal of single or partial BEOL levels, or the process can be repeated several times to remove all BEOLs.
図11〜19(b)で説明する第3の実施形態において、キャップ誘電体ハードマスク材料325,335,345(例えばSiO2 ,Si3 N4 ,無機材料,シルセスキオキサンなど)と、下部低誘電率材料320,330,340(例えば、SiLK(R),FLARE,および従来の材料例えば二酸化シリコン,フッ化シリコンジオキシド(FSG),およびNanoglassのような微孔性ガラス,そしてBlack Diamond,Coral,およびXerogel,有機材料,および他の低k誘電体など)との組込を必要とするリワーク・プロセスが示され、ここにおいて、キャップ材料および下部誘電体材料は、銅BEOL構造300内部の一部または全部のレベルにおいて異なる除去特性を有する。
In the third embodiment described in FIGS. 11 to 19 (b), a cap dielectric
キャップ誘電体325,335,345は、低k薄膜の“低い弾性率(lower modulus)”のために、Cu/低k BEOLスキームにおいて現在利用できない薄膜除去終点ストップとして機能する。図11および12は、本発明に係る第3の実施形態によって与えられるデバイス300の基本構造を示す。集積回路デバイス300の基本構造は、第1および第2の実施形態のデバイス100,200と同様であるが、明瞭のためにここで繰り返す。
図11に示すように、第1の工程は、BEOL(ラインの後工程)デバイスを有する基板310(例えばシリコン基板)と、その上に形成された1以上のBEOLメタライゼーションレベル301,302,303,304とを準備する工程を含む。集積回路デバイス300は、図示するように、特に第1絶縁体層320を含み、第1絶縁体層320は、低誘電率材料(低k誘電体)例えばSiLK(R),FLARE,および従来の材料例えば二酸化シリコン,フッ化シリコンジオキシド(FSG),およびNanoglassのような微孔性ガラス,そしてBlack Diamond,Coral,およびXerogelを含む。
As shown in FIG. 11, the first step consists of a substrate 310 (eg, a silicon substrate) having a BEOL (post-process) device and one or more
第1絶縁体層320の上は、窒化物,酸化物,Si3 N4 ,およびTan,TaもしくはWのような金属のうちの1つを含む第1ハードマスク層325である。第1ハードマスク層325の上は、上述したもののような低誘電率材料を含む第2絶縁体層330である。次に、第2絶縁体層330の上は、第2ハードマスク層335であり、第2ハードマスク層335は、窒化物,酸化物,Si3 N4 ,およびTaN,Ta,もしくはWのような金属のうちの1つを含む。次に、第2ハードマスク層335の上は、上述したもののような低誘電率材料を含む第3絶縁体層340である。次に、第3絶縁体層340の上は、第3ハードマスク層345であり、第3ハードマスク層345は、また、第1および第2ハードマスク層325,335において与えられた上述の材料のうちの1つを含む。
Overlying the
第1絶縁体層320および第1ハードマスク層325は第1BEOLメタライゼーション層301を形成し、一方、第2絶縁体層330および第2ハードマスク層335は第2BEOLメタライゼーション層302を形成する。同様に、第3絶縁体層340および第3ハードマスク層345は第3BEOLメタライゼーション層303を形成する。好ましくは銅から成る複数の配線導体315が、集積回路構造300の第1,第2,および第3BEOLメタライゼーション層301,302,303の内部に点在する。
The
図12を参照すると、後続の単一または複数レベル除去に対して必要なCu/キャップ誘電体/下部誘電体BEOLを製造するデュアルダマシン方法は以下のとおりである。最初にBEOLデバイスを有する基板310と、その上の1以上のBEOLレベル301,302,303とを準備する。次に、薄膜除去終点ストップ(第1の下部誘電体薄膜)350をデバイス300の上に付着する。薄膜350はPOR Si3 N4 より厚い。薄膜350の厚さを所望の厚さまたは深さまで制御できる。次に、第2の下部誘電体薄膜355例えばSiLK(R),FLARE,および従来の材料例えば二酸化シリコン,フッ化シリコンジオキシド(FSG),およびNanoglassのような微孔性ガラス,そしてBlack Diamond,Coral,およびXerogelを含むを第1の下部誘電体薄膜350の上に付着する。次に、キャップ・ハードマスク材料360を第2の下部誘電体薄膜355の上に付着する。ハードマスク材料360は、好ましくは、窒化物,酸化物,Si3 N4 ,およびTaN,Ta,もしくはWのような金属のうちの1つを含む。
Referring to FIG. 12, a dual damascene method for fabricating the required Cu / cap dielectric / bottom dielectric BEOL for subsequent single or multiple level removal is as follows. First, a
プロセスの次の工程は、典型的な銅相互接続フォトリソグラフィ/エッチング,ライナ/シード,および電気メッキ法を用いて、ハードマスク360と第1および第2誘電体薄膜層350,355との中にデュアルダマシン・バイアおよびライン配線パターンを形成し、第4メタライゼーションレベル304を形成する工程を含む。これらの工程の完了時に、典型的な銅相互接続デュアルダマシン・パターンは構造315を作り出す。最後に、典型的な銅CMPを用いてデバイス300を研磨し、完全に平坦な集積回路デバイス300を生じさせる。
The next step in the process is to use a typical copper interconnect photolithography / etch, liner / seed, and electroplating method into the
図13〜19は、第3の実施の形態の構造の変形例を示し、ここにおいて、図11および12で述べた工程を入れ替えるおよび/または繰り返してもよい。具体的には、図13〜17は、種々のデュアルダマシン・アプローチを説明し、ここにおいて、(a)および(c)として表示される全ての図はリワーク前の構造を表し、(b)および(d)として表示される全ての図はリワーク後の構造を表す。リワーク前の構造とリワーク後の構造との差は、幾何学構造の差、例えば、第1および/または第2誘電体層350(b),350(d),355(b),355(d)のいずれかの厚さの差を含むメタライゼーションレベルの深さの差である。 13 to 19 show a modification of the structure of the third embodiment, in which the steps described in FIGS. 11 and 12 may be interchanged and / or repeated. Specifically, FIGS. 13-17 illustrate various dual damascene approaches, where all figures displayed as (a) and (c) represent structures prior to rework, and (b) and All figures displayed as (d) represent the structure after rework. The difference between the structure before reworking and the structure after reworking is the difference in geometric structure, for example, the first and / or second dielectric layers 350 (b), 350 (d), 355 (b), 355 (d ) The depth difference of the metallization level including any thickness difference.
図13(a),13(b),14(a),および14(b)は、それぞれ図12に示すデバイス300の第4メタライゼーションレベル304の分離した表示であるデュアルダマシン集積回路構造400a,400b,500a,500bを説明する。デバイス400a,400b,500a,500bは、第3ハードマスク層345a,345bを含み、第3ハードマスク層345a,345bは、窒化物,酸化物,Si3 N4 ,およびTaN,Ta,もしくはWのような金属のうちの1つを含む。第3ハードマスク層345a,345bの上は、薄膜除去終点ストップ(第1の下部誘電体薄膜)350a,350bである。薄膜350a,350bの厚さは、所望の厚さまたは深さに制御できる。次に、第2の下部誘電体薄膜355a,355b例えばSiLK(R),FLARE,および従来の材料例えば二酸化シリコン,フッ化シリコンジオキシド(FSG),およびNanoglassのような微孔性ガラス,そしてBlack Diamond,Coral,およびXerogelを含むを、第1の下部誘電体薄膜350a,350bの上に付着する。次に、キャップ・ハードマスク材料360a,360bを、第2の下部誘電体薄膜355a,355bの上に付着する。ハードマスク材料360a,360bは、好ましくは、窒化物,酸化物,Si3 N4 ,およびTaN,Ta,もしくはWのような金属のうちの1つを含む。図13および14のデバイス400a,bおよび500a,bそれぞれの間の差は、第2の下部誘電体薄膜355a,355bの相対的な厚さの差である。
13 (a), 13 (b), 14 (a), and 14 (b) are dual damascene
概略的構成の他の変形例をさらに説明する(デバイス600a,b,c,d、700a,b、800a,b、900a,b、1000a,b)。ここにおいて、第2誘電体薄膜355a,355bは、図15(a)および15(b)に示すように第1誘電体薄膜350a,350bを挟み、あるいは、図15(c)および15(d)に示すように、第1誘電体薄膜350c,350dが第2誘電体薄膜355c,355dを挟んで当該レベルの一部または全部の除去を可能にする。また、図16(a)および16(b)および17(a)および17(b)に示すように、第2誘電体薄膜355a,355bが第1誘電体薄膜350a,350bの下方にある。さらに、図17(a)および17(b)は、また、第2誘電体薄膜355a,355bを挟む第3ハードマスク層345a,345bを示す。同様に、シングルダマシン法を用いて単一または複数レベル除去に通じるCu/第1誘電体/第2誘電体BEOLを形成して図18および19に示すものと同様の構造を与えてもよい。
Other variations of the schematic configuration will be further described (
さらに、図18(a),18(b),および19(b)において、第3ハードマスク層345a,345bが第1誘電体薄膜350a,350bを挟むことが示される。加えて、図19(a)は、第3ハードマスク層345aの上の二重第3ハードマスク層346aを示す。また、これらの変形例は、第1誘電体/第2誘電体絶縁体構造を銅配線レベル内部に統合する多数の方法を説明し、示された構造および方法の変形例の全ては、本発明の範囲および趣旨を例示する。
Further, in FIGS. 18 (a), 18 (b), and 19 (b), it is shown that the third
順次的リワーク・プロセスは、((a)および(c)によって表示される図に示される)上述した銅/第1誘電体/第2誘電体BEOL構造を準備することによって開始する。次に、残留する表面レベル・ハードマスク材料360(例えばSi3 N4 ,SiO2 等)を既知のRIE,ウェットエッチング,またはCMP手法を用いて除去する。次に、この段階で露出した第1または第2誘電体材料350,355を、既知のRIE,ウェットエッチング,またはCMP手法を用いて所望の深さまで除去する。ここにおいて、単一誘電体薄膜またはマルチレベル誘電体薄膜を除去して誘電体薄膜上で停止することによってプロセスを最適化できる。次に、銅配線導体315を、誘電体薄膜350,355と平面になるように除去する。レベルが除去されると、標準PORが続き、((b)および(d)によって表示される図に示されるように)レベルを再構築する。
The sequential rework process begins by providing the copper / first dielectric / second dielectric BEOL structure described above (shown in the figures labeled by (a) and (c)). Next, the remaining surface level hard mask material 360 (eg, Si 3 N 4 , SiO 2, etc.) is removed using known RIE, wet etching, or CMP techniques. Next, the first or second
第4の実施形態において、拡張バイア層をデュアルダマシン低kBEOLレベル内に統合する方法の解が示される。この実施形態によれば、1以上のBEOLレベル内部に統合可能な拡張バイア構造1100が開示される。この拡張バイア構造は、当該バイアが接続されるデュアルダマシン・バイアより小さく当該バイアを形成するよう最適化されたプロセスを用いるシングルダマシン・プロセス・シーケンスを用いて形成される。第4の実施形態は、先に上述したリワーク・プロセスに加えて他の可能なリワーク・プロセスの2つの変形例を導入する。ここで、この第4の実施形態は、第1,第2,第3,または(後述する)第5の実施形態と共に用いることができる。
In a fourth embodiment, a solution of a method for integrating an extended via layer into a dual damascene low kBEOL level is shown. According to this embodiment, an extended via
図20〜22は、このような統合拡張バイア構造1100を形成する第1のプロセス・シーケンスを説明し、このプロセスは、最初に、BEOLデバイスを有するシリコン基板1110とその上にある1以上の可能なBEOLレベル1104,1105とを準備する工程を含む。ここで、Si3 N4 のような第1(キャップ)薄膜層1120を基板1110の上に付着する。次に、第2(低k誘電体)薄膜層1125例えばSiLK(R),FLARE,および従来の材料例えば二酸化シリコン,フッ化シリコンジオキシド(FSG),およびNanoglassのような微孔性ガラス,そしてBlack Diamond,Coral,およびXerogelを含むを、第1(キャップ)薄膜層1120の上に付着する。この工程の完了時に、第1バイア・パターン1114を、第1および第2の薄膜層1120,1125内にフォトリソグラフィで定める。ここで、第1バイア画定プロセスを最適化して続いて形成される第2バイア1116より小さい第1バイア1114を形成する(図22に示す構造1116の下方部分)。
FIGS. 20-22 illustrate a first process sequence that forms such an integrated extended via
次に、露出した第1および第2薄膜層1120,1125を、典型的なフォトリソグラフィ/RIEダマシンおよびデュアルダマシンプロセスを用いて除去し、典型的なデュアルダマシン・ライナ/シード薄膜1109を第1バイア1114内に付着する。この後、銅またはタングステンのような導電材料を好ましくは含む導体(配線導体)1115を、第1バイア1114内そしてライナ薄膜1109の上に付着する。次に、研磨プロセスを実行して完全に平坦なデバイス1100を形成する。その後、Si3 N4 のような第3(キャップ)薄膜層1130を平坦化デバイス1100の上に付着し、これを図21に示す。
The exposed first and second
次に、第4(あるいは代わりに第4および第5)(低誘電率)薄膜層1135例えばSiLK(R),FLARE,および従来の材料例えば二酸化シリコン,フッ化シリコンジオキシド(FSG),およびNanoglassのような微孔性ガラス,そしてBlack Diamond,Coral,およびXerogelを含むを、第3(キャップ)薄膜層1130の上に付着する。プロセスの次の工程は、第4(または第4および第5)(低誘電率)薄膜層1135内にデュアルダマシン第2バイア/ライン・パターン1116をフォトリソグラフィで定める工程を含む。次に、露出した第4(または第4および第5)(低誘電率)薄膜層1135および第3(キャップ)薄膜層1130を除去し、典型的なデュアルダマシン・ライナ/シード薄膜1109を第2バイア1116内に付着する。この後、銅またはタングステンのような導電材料を好ましくは含む導体(配線導体)1115を、第2バイア1116内そしてライナ/シード薄膜1109の上に付着する。次に、研磨プロセスを実行して図22に示す完全に平坦なデバイス1100を形成する。第4の実施形態において、第1バイア1114に対して用いられるのと同じフォトマスクを用いて第2バイア1116を形成してもよい。一方、結果として生じる2つのバイア1114,1116が異なった大きさとなるように露光(photo exposure)条件を最適化してもよい。例えば、第1バイア1114を第2バイア1116より約30%小さくしてピッチ関連プロセスウィンドウ問題を処理する。
Next, a fourth (or alternatively fourth and fifth) (low dielectric constant)
図23〜25に示される、本発明の第4の実施の形態に係る第2プロセスにおいて、BEOLデバイスを有するシリコン基板1210とその上の可能な1以上のBEOLレベル1204とを最初に準備する工程を含む、統合拡張バイア構造1200を形成するためのシーケンスを示す。ここで、Si3 N4 のような第1(キャップ)薄膜層1220を、図23に示すように基板1210の上に付着する。次に、第2(低誘電率)薄膜層1225例えばSiLK(R),FLARE,および従来の材料例えば二酸化シリコン,フッ化シリコンジオキシド(FSG),およびNanoglassのような微孔性ガラス,そしてBlack Diamond,Coral,およびXerogelを含むを、例えば約200nmの厚さで、第1(キャップ)薄膜層1220の上に付着する。この工程の完了時に、第1バイア・パターン1214を、第1および第2薄膜層1220,1225内にフォトリソグラフィで定める。ここで、第1バイア画定プロセスを最適化して、続いて形成される第2バイア1216より大きい第1バイア1214を形成する。
In a second process according to the fourth embodiment of the present invention shown in FIGS. 23-25, initially preparing a
次に、露出した第1および第2薄膜層1220,1225を除去する。次に、第3(低誘電率)薄膜材料1235例えばSiLK(R),FLARE,および従来の材料例えば二酸化シリコン,フッ化シリコンジオキシド(FSG),およびNanoglassのような微孔性ガラス,そしてBlack Diamond,Coral,およびXerogelを含むを、図24に最もよく示されるように、第2薄膜層1225の上に付着する。次に、薄いハードマスク材料1240を第3(低誘電率)薄膜材料1235の上に付着する。プロセスの次の工程は、第3(低誘電率)薄膜材料1235およびハードマスク層1240内にデュアルダマシン第2バイア/ライン・パターン1216をフォトリソグラフィで定める工程を含む。この後、ハードマスク層1240および露出した第3(低誘電率)薄膜材料1235を除去する。その後、典型的なデュアルダマシン・ライナ/シード薄膜1209を第1および第2バイア1214,1216内に付着する。この工程の完了時に、銅またはタングステンのような導電材料を好ましくは含む導体(配線導体)1215を、第2バイア/ライン・パターン1216内そしてライナ薄膜1209の上に付着する。次に、研磨プロセスを実行して、図25に示すように完全に平坦なデバイス1200を形成する。本プロセス・シーケンスは、デュアルダマシン・ライン/バイア1214と同じ低k材料1235内に形成された拡張バイア1216をもたらし、ここで、拡張バイア1216は、低k材料1235内部に埋込まれた第1誘電体1225によっても囲まれる。
Next, the exposed first and second
本発明の第5の実施の形態を、図26〜29に示す。この実施の形態は、リワーク・プロセスを含み、部分的な集積回路BEOL相互接続レベルを除去し再構築する方法という問題を解決する。本発明の二重スタッド相互接続構造1300は、3つのフォトリソグラフィ・プロセス・シーケンスと2つ以上の付着シーケンスとの間に統合さればらばらに形成されたバイア1316を含む。本プロセスは、BEOLデバイスを有するシリコン基板1310とその上の1以上のBEOLレベル1301,1302a,1303とを準備する工程を含む。
A fifth embodiment of the present invention is shown in FIGS. This embodiment includes a rework process and solves the problem of how to remove and reconstruct partial integrated circuit BEOL interconnect levels. The dual
ここで、図26に示すように、デバイス1300の構造はSi3 N4 のような第1キャップ薄膜層1320を含み、第1キャップ薄膜層1320は基板1310の上に付着する。次に、SiLK(R)またはSiO2 のような第1低誘電率薄膜層1325を第1キャップ薄膜層1320の上に付着する。次に、Si3 N4 のような第2キャップ薄膜層1330を第1低誘電率薄膜層1325の上に付着する。その後、第2低誘電率薄膜層1335例えばSiLK(R),FLARE,および従来の材料例えば二酸化シリコン,フッ化シリコンジオキシド(FSG),およびNanoglassのような微孔性ガラス,そしてBlack Diamond,Coral,およびXerogelを含むを第2キャップ薄膜層1330の上に付着し、次に、Si3 N4 のような第3キャップ薄膜層1340と第3低誘電率薄膜層1345例えばSiLK(R),FLARE,および従来の材料例えば二酸化シリコン,フッ化シリコンジオキシド(FSG),およびNanoglassのような微孔性ガラス,そしてBlack Diamond,Coral,およびXerogelを含むとをその上に続いて付着する。
Here, as shown in FIG. 26, the structure of the
第1キャップおよび誘電体薄膜層1320,1325は、上述した典型的なフォトリソグラフィ/エッチングおよび後続のライナ/シード,電気メッキおよびCMP工程の後に第1メタライゼーション層1301を形成する。同様に、第2キャップおよび誘電体薄膜層1330,1335は、上述した典型的なフォトリソグラフィ/エッチングおよび後続のライナ/シード,電気メッキおよびCMP工程の後に第2メタライゼーション層1302aを形成する。同様に、第3キャップおよび誘電体薄膜層1340,1345は、上述した典型的なフォトリソグラフィ/エッチングおよび後続のライナ/シード,電気メッキおよびCMP工程の後に第3メタライゼーション層1303を形成する。集積回路構造1300の第1,第2,および第3メタライゼーション層1301,1302a,1303の内部に、好ましくは銅から成る複数の配線導体1315が点在する。
The first cap and dielectric
プロセスの次の工程は、既知の手法を使って1以上のBEOLレベル1303を除去する工程を含む。したがって、図27に示すように、第1バイア1316およびライナ材料1309の領域と第2低誘電率薄膜層1335の領域とがこの時点で露出し、変化した第2メタライゼーション・レベル1302bを生じさせる。次に、図28に示すように、Si3 N4 のような第4キャップ薄膜層1350を第3低誘電率薄膜層1335の上に付着する。次に、第4低誘電率薄膜層1355例えばSiLK(R),FLARE,および従来の材料例えば二酸化シリコン,フッ化シリコンジオキシド(FSG),およびNanoglassのような微孔性ガラス,そしてBlack Diamond,Coral,およびXerogelを含むを第4キャップ薄膜層1350の上に付着する。
The next step in the process includes removing one or
プロセスの次の工程は、第1バイア1316の上に第2バイア1317をフォトリソグラフィで形成する工程を含む。ここで、第2バイア1317は、好ましくは第1バイア1316よりも大きいが、第2バイア1317を第1バイア1316よりも小さくしてもよい。次に、典型的なダマシン・ライナ/シード薄膜1309を第2バイア1317内に付着する。次に、導体(銅のような配線導体)1315を、典型的な銅ダマシン手法を用いて、第2バイア1317内そしてライナ薄膜1309の上に付着する。この後、CMP研磨プロセスを実行して、平坦なデバイス1300をもたらす。第4薄膜層1355と、第4キャップ薄膜層1350と、第2バイア1317内部の導体1315とは、共に新たな第3メタライゼーションレベル1304を形成する。
The next step in the process includes forming a second via 1317 on the first via 1316 by photolithography. Here, the second via 1317 is preferably larger than the first via 1316, but the second via 1317 may be smaller than the first via 1316. A typical damascene liner /
次に、図29に示すように、Si3 N4 のような第5キャップ薄膜層1360を第4低誘電率薄膜層1355の上に付着する。次に、SiLK(R)またはSiO2 のような第5低誘電率薄膜層1365を第5キャップ薄膜層1360の上に付着する。プロセスの次の工程は、第5低誘電率薄膜層1365にデュアルダマシン・ライン/バイア・パターン1318をフォトリソグラフィで定める工程を含む。次に、典型的なダマシン・ライナ/シード薄膜1309を第3バイア1318内に付着する。次に、導体薄膜1315を、典型的な銅ダマシン手法を用いて、第3バイア1318内そしてライナ薄膜1309の上に付着する。この後、研磨プロセスを実行して平坦なデバイス1300をもたらす。その後、PORを用いるBEOLレベルの製造が続く。さらに、図29に示す結果として生じる相互接続構造1300は、3つのフォトリソグラフィ工程で形成された1つの連結バイア1319を有し、一部分のレベルのリワークを促進し、光重ね合わせ制約に対応する。
Next, as shown in FIG. 29, a fifth cap
図30は、本発明に係るリワーク・プロセスのフロー図を説明する。ダマシン冶金のBEOL(プロセス・ラインの後工程)相互接続レベルをリワークする方法は、基板の上に第1相互接続レベルを最初に形成する工程2000を含み、さらに、基板の上に第1誘電体層を付着する工程2010と、第1誘電体層の上に第2誘電体層を積層する工程2020と、第1および第2誘電体層内にラインおよびバイア領域を形成する工程2030とを含み、第1誘電体層は、第2誘電体層よりも低誘電率の材料を含む。次に、複数の相互接続レベルを第1相互接続レベルの上に形成する(工程2040)。次に、最上の相互接続レベルから開始して、選択された相互接続レベルを除去する(工程2050)。最後に、除去した相互接続レベルを、新たな相互接続レベルで置き換える(工程2060)。
FIG. 30 illustrates a flow diagram of the rework process according to the present invention. A method for reworking a damascene metallurgy BEOL (post-process line) interconnect level includes first forming a first interconnect level on a
それぞれの実施形態の利点は、ウェハに既に備わったプロセス(したがってコスト)の一部を埋め合わすように単一相互接続レベルまたは全BEOL相互接続をリワークする異なった手段を与えることである。例えば、コストあるいはより具体的にはBEOLによってプロセスされたウェハの価格はかなり高く、反復的BEOL金属相互接続工程の一部によってプロセスされた同種のウェハの価格はさらに高い。したがって、欠陥またはミスプロセスまたは他の影響がウェハに生じる場合には、当該ウェハを廃棄するのではなく、これらの方法のうちの1以上を用いてそれを埋め合わすことができる。上述したリワークによって埋め合わされる第2の事項は時間である。すなわち、BEOLを経てウェハをプロセスする時間はかなり大きく、BEOLを通過する時間はさらに大きい。したがって、1以上の実施形態によって示されたリワーク・プロセスを用いることによって、ウェハをプロセスするために必要な時間を埋め合わすこともできる。これは重要である。というのは、ウェハを製造するために最善の場合でも20日必要であり、欠陥またはミスプロセス工程が1以上のBEOLレベルで生じる場合に一からやり直さなければならないことは重大だからである。リワークは、この失われる時間の多くを回避する。 The advantage of each embodiment is that it provides a different means of reworking a single interconnect level or all BEOL interconnects to make up for part of the process (and hence cost) already on the wafer. For example, the cost or more specifically the price of a wafer processed by BEOL is quite high, and the price of the same type of wafer processed by a part of the repetitive BEOL metal interconnect process is even higher. Thus, if a defect or misprocess or other effect occurs on a wafer, it can be compensated for using one or more of these methods rather than discarding the wafer. The second matter that is compensated by the rework described above is time. That is, the time for processing a wafer through BEOL is quite large and the time for passing through BEOL is even longer. Thus, the rework process illustrated by one or more embodiments can be used to make up for the time required to process the wafer. This is important. This is because, at best, 20 days are required to manufacture a wafer, and it is critical to start over if a defect or misprocess step occurs at one or more BEOL levels. Rework avoids much of this lost time.
現在、当該産業において、SiO2 −銅ダマシンBEOL半導体ウェハ製造のためのリワーク・プロセスに関する従来例は全くない。より高性能(performing)半導体デバイスを要求する技術の進歩に従って、使用される誘電体は、先に記載したように、SiO2 から低k材料へ変化した。これらの材料のリワーク従来例は事実上存在せず、ダマシン相互接続構造をリワークする方法の教示は存在しない。 Currently, there is no prior art in the industry regarding rework processes for the production of SiO 2 -copper damascene BEOL semiconductor wafers. In accordance with technological advances that require performing semiconductor devices, the dielectric used has changed from SiO 2 to low-k materials, as previously described. Reworking these materials is virtually non-existent and there is no teaching of how to rework damascene interconnect structures.
本発明は、それぞれの相互接続層内部で下部軟質低誘電率(低k)層の上に保護硬質絶縁体層を有する構造を与える。この構造は、BEOLプロセス層内のそれぞれの相互接続層を個別に除去するのを可能にする。より具体的には、除去プロセスの第1段階において、(下部軟質低k誘電体の一部と一緒に)上部硬質誘電体を最初に除去する。次に、低k誘電体の残部と金属配線ラインとを除去プロセスの第2段階で除去する。除去プロセスのこの第2段階は、当該除去されている相互接続層の直下の次の下に位置する相互接続層の隣接する硬質絶縁体に影響を与えない。したがって、本発明は、極めて選択的であり、(自身の上部硬質保護絶縁体層によって保護される)次の下に位置する層に影響を与えることなしに、(低k誘電体層であっても)単一の相互接続層を除去するのを可能にする。これは、(単一層をリワークするのを可能にすることにより)BEOL層のリワークをかなり容易にする。 The present invention provides a structure having a protective hard insulator layer on a lower soft low dielectric constant (low k) layer within each interconnect layer. This structure allows each interconnect layer in the BEOL process layer to be removed individually. More specifically, in the first stage of the removal process, the upper hard dielectric is first removed (along with a portion of the lower soft low-k dielectric). Next, the remainder of the low-k dielectric and the metal wiring lines are removed in the second stage of the removal process. This second stage of the removal process does not affect the adjacent hard insulator of the interconnect layer located immediately below the interconnect layer being removed. Thus, the present invention is highly selective and is a low-k dielectric layer without affecting the next underlying layer (protected by its own upper hard protective insulator layer). Also) allows the removal of a single interconnect layer. This makes BEOL layer rework much easier (by allowing a single layer to be reworked).
まとめとして、本発明の構成に関して以下の事項を開示する。
(1)論理デバイスおよび機能デバイスを含む第1セクションと、前記第1セクションの上の少なくとも1つの相互接続層と、を備える集積回路構造であって、前記相互接続層は、第1絶縁体層と、前記第1絶縁体層の上の第2絶縁体層と、前記第1絶縁体層および前記第2絶縁体層内部の電気配線と、を有し、前記第1絶縁体層は前記第2絶縁体層より低い誘電率を有する集積回路構造。
(2)前記第2絶縁体層は、前記第1絶縁体層より硬い上記(1)記載の構造。
(3)前記第2絶縁体層は、上にある相互接続層に対して実行されるリワーク工程の間前記第1絶縁体層を保護する保護層を含む上記(1)記載の構造。
(4)前記第1絶縁体層は、炭素ドープSiO2 ,多孔性SiO2 ,炭化シリコンベースの誘電体,およびポリマ誘電体のうちの1つを含む上記(1)記載の構造。
(5)前記第2絶縁体層は、窒化物,酸化物,Si3N4,TaN,Ta,およびWのうちの1つを含む上記(1)記載の構造。
(6)前記電気配線は、ダマシン銅を含む上記(1)記載の構造。
(7)前記第1絶縁体層,前記第2絶縁体層,および前記電気配線は、前記構造内部の単一の相互接続層を構成する上記(1)記載の構造。
(8)論理デバイスおよび機能デバイスを含む第1セクションと、前記第1セクションの上の複数の相互接続層と、を備える集積回路構造であって、前記相互接続層のそれぞれは、第1絶縁体層と、前記第1絶縁体層の上の第2絶縁体層と、前記第1絶縁体層および前記第2絶縁体層内部の電気配線と、を含み、前記第1絶縁体層は、前記第2絶縁体層より低い誘電率を有する集積回路構造。
(9)前記第2絶縁体層は前記第1絶縁体層よりも硬い上記(8)記載の構造。
(10)前記第2絶縁体層は、上にある相互接続層に対して実行されるリワーク工程の間前記第1絶縁体層を保護する保護層を含む上記(8)記載の構造。
(11)前記第1絶縁体層は、炭素ドープSiO2,多孔性SiO2,炭化シリコンベースの誘電体,およびポリマ誘電体のうちの1つを含む上記(8)記載の構造。
(12)前記第2絶縁体層は、窒化物,酸化物,Si3N4,TaN,Ta,Wのうちの1つを含む上記(8)記載の構造。
(13)前記電気配線はダマシン銅を含む上記(8)記載の構造。
(14)前記第1絶縁体層,前記第2絶縁体層,および前記電気配線のそれぞれのグループは、前記構造内部の単一の相互接続層を構成する上記(8)記載の構造。
(15)集積回路構造の論理層および機能層の上の相互接続層をリワークする方法であって、前記相互接続層は下部絶縁体層の上の上部絶縁体層と電気配線とを含み、前記下部絶縁体層は前記上部絶縁体層より低い誘電率を有し、前記方法は、前記相互接続層のうちの第1相互接続層の第1上部絶縁体を除去する工程と、前記第1相互接続層の直下に位置する第2相互接続層の第2上部絶縁体に影響を与えない選択的除去プロセスで、前記第1相互接続層の第1電気配線および第1下部絶縁体を除去する工程と、を含む方法。
(16)前記第2上部絶縁体は、前記第1電気配線および前記第1下部絶縁体を除去する前記プロセスの間、前記第2相互接続層の第2下部絶縁体を保護する上記(15)記載の方法。
(17)前記除去プロセスは、前記第1相互接続層を完全に除去し、前記第2相互接続層を完全な状態に残し、前記方法は、前記第1相互接続層の代わりに代替相互接続層を形成する工程をさらに含む上記(15)記載の方法。
(18)前記第1上部絶縁体を除去するプロセスは、前記第1下部絶縁体の一部も除去し、前記電気配線の一部を露出させ、前記方法は、前記第1上部絶縁体を除去するプロセスの後に、前記第1下部絶縁体の部分的に除去された部分の上と前記電気配線の露出部分の上とにポリッシュ・ストップ層を付着する工程をさらに含む上記(15)記載の方法。
(19)前記ポリッシュ・ストップ層を付着するプロセスの後に、前記電気配線を除去して、前記第1下部絶縁体の部分的に除去された部分と前記ポリッシュ・ストップ層の一部とを残す工程と、前記ポリッシュ・ストップ層を除去する工程と、をさらに含む上記(18)記載の方法。
(20)前記ポリッシュ・ストップ層は、前記電気配線を除去するプロセスの間前記第1下部絶縁体を保護する上記(19)記載の方法。
In summary, the following matters are disclosed regarding the configuration of the present invention.
(1) An integrated circuit structure comprising a first section including a logic device and a functional device, and at least one interconnect layer on the first section, the interconnect layer comprising a first insulator layer And a second insulator layer on the first insulator layer, and electrical wiring inside the first insulator layer and the second insulator layer, wherein the first insulator layer is the first insulator layer. An integrated circuit structure having a dielectric constant lower than two insulator layers.
(2) The structure according to (1), wherein the second insulator layer is harder than the first insulator layer.
(3) The structure of (1) above, wherein the second insulator layer includes a protective layer that protects the first insulator layer during a rework step performed on an overlying interconnect layer.
(4) The structure according to (1), wherein the first insulator layer includes one of carbon-doped SiO 2 , porous SiO 2 , a silicon carbide-based dielectric, and a polymer dielectric.
(5) The structure according to (1), wherein the second insulator layer includes one of nitride, oxide, Si 3 N 4 , TaN, Ta, and W.
(6) The structure according to (1), wherein the electrical wiring includes damascene copper.
(7) The structure according to (1), wherein the first insulator layer, the second insulator layer, and the electric wiring constitute a single interconnect layer inside the structure.
(8) An integrated circuit structure comprising a first section including a logic device and a functional device, and a plurality of interconnect layers on the first section, each interconnect layer comprising a first insulator A layer, a second insulator layer on the first insulator layer, and electrical wiring inside the first insulator layer and the second insulator layer, the first insulator layer comprising: An integrated circuit structure having a lower dielectric constant than the second insulator layer.
(9) The structure according to (8), wherein the second insulator layer is harder than the first insulator layer.
(10) The structure of (8) above, wherein the second insulator layer includes a protective layer that protects the first insulator layer during a rework step performed on an overlying interconnect layer.
(11) The structure according to (8), wherein the first insulator layer includes one of carbon-doped SiO 2 , porous SiO 2 , a silicon carbide-based dielectric, and a polymer dielectric.
(12) The structure according to (8), wherein the second insulator layer includes one of nitride, oxide, Si 3 N 4 , TaN, Ta, and W.
(13) The structure according to (8), wherein the electrical wiring includes damascene copper.
(14) The structure according to (8), wherein each group of the first insulator layer, the second insulator layer, and the electric wiring constitutes a single interconnect layer inside the structure.
(15) A method of reworking an interconnect layer on a logic layer and a functional layer of an integrated circuit structure, the interconnect layer including an upper insulator layer and an electrical wiring on a lower insulator layer, The lower insulator layer has a lower dielectric constant than the upper insulator layer, and the method includes removing a first upper insulator of a first interconnect layer of the interconnect layers; and Removing the first electrical wiring and the first lower insulator of the first interconnect layer by a selective removal process that does not affect the second upper insulator of the second interconnect layer located immediately below the connection layer; And a method comprising:
(16) The second upper insulator protects the second lower insulator of the second interconnect layer during the process of removing the first electrical wiring and the first lower insulator. The method described.
(17) The removal process completely removes the first interconnect layer, leaving the second interconnect layer intact, and the method includes an alternative interconnect layer instead of the first interconnect layer. The method according to (15), further comprising the step of forming
(18) The process of removing the first upper insulator also removes a part of the first lower insulator to expose a part of the electrical wiring, and the method removes the first upper insulator. The method according to (15), further comprising a step of depositing a polish stop layer on the partially removed portion of the first lower insulator and on the exposed portion of the electrical wiring after the process of forming the first lower insulator. .
(19) After the process of attaching the polish stop layer, removing the electrical wiring to leave a partially removed portion of the first lower insulator and a part of the polish stop layer And the step of removing the polish stop layer.
(20) The method according to (19), wherein the polish stop layer protects the first lower insulator during a process of removing the electrical wiring.
100,200,300 集積回路構造
101,102,201,202,301,302,303,304 メタイライゼーション層
110,210,310,1110,1210,1310 基板
115,215,315,1115,1215,1315 配線導体
120,220,320 第1絶縁体層
125,225,325 第1ハードマスク層
130,230,330 第2絶縁体層
135,235,335 第2ハードマスク層
240 ポリッシュ・ストップ
340 第3絶縁体層
345 第3ハードマスク層
350 第1下部誘電体薄膜
355 第2下部誘電体薄膜
360 キャップ・ハードマスク材料
400,500,600,700,800,900,1000 デバイス
1100,1200 拡張バイア構造
1104,1105,1204,1301,1302,1303,1304,1305 BEOLレベル
1109,1209,1309 ライナ薄膜
1114,1214,1316 第1バイア
1116,1216,1317 第2バイア
1120,1220 第1薄膜層
1125,1225 第2薄膜層
1130,1235 第3薄膜層
1135 第4薄膜層
1240 ハードマスク材料
1300 二重スタッド相互接続構造
1318 第3バイア
1319 連結バイア
1320 第1キャップ薄膜層
1325 第1低誘電率薄膜層
1330 第2キャップ薄膜層
1335 第2低誘電率薄膜層
1340 第3キャップ薄膜層
1345 第3低誘電率薄膜層
1350 第4キャップ薄膜層
1355 第4低誘電率薄膜層
1360 第5キャップ薄膜層
1365 第5低誘電率薄膜層
100, 200, 300 Integrated circuit structure 101, 102, 201, 202, 301, 302, 303, 304 Methylation layer 110, 210, 310, 1110, 1210, 1310 Substrate 115, 215, 315, 1115, 1215, 1315 Wiring conductors 120, 220, 320 First insulator layers 125, 225, 325 First hard mask layers 130, 230, 330 Second insulator layers 135, 235, 335 Second hard mask layer 240 Polish stop 340 Third insulation Body layer 345 Third hard mask layer 350 First lower dielectric thin film 355 Second lower dielectric thin film 360 Cap hard mask material 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000 Device 1100, 1200 Extended via structure 1104 1105, 1204 301, 1302, 1303, 1304, 1305 BEOL level 1109, 1209, 1309 Liner thin film 1114, 1214, 1316 First via 1116, 1216, 1317 Second via 1120, 1220 First thin film layer 1125, 1225 Second thin film layer 1130, 1235 Third thin film layer 1135 Fourth thin film layer 1240 Hard mask material 1300 Double stud interconnect structure 1318 Third via 1319 Connection via 1320 First cap thin film layer 1325 First low dielectric constant thin film layer 1330 Second cap thin film layer 1335 First 2 low dielectric constant thin film layer 1340 third cap thin film layer 1345 third low dielectric constant thin film layer 1350 fourth cap thin film layer 1355 fourth low dielectric constant thin film layer 1360 fifth cap thin film layer 1365 fifth low dielectric constant thin film layer
Claims (4)
前記方法は、前記相互接続層のうちの第1相互接続層の第1上部絶縁体を除去する工程と、
前記第1相互接続層の直下に位置する第2相互接続層の第2上部絶縁体に影響を与えない選択的除去プロセスで、前記第1相互接続層の第1電気配線および第1下部絶縁体を除去する工程と、を含み、
前記第1上部絶縁体を除去する工程は、前記第1下部絶縁体の一部も第1電気配線の深さの直下の深さまで除去し、前記第1電気配線の一部を突出させ、
前記方法は、前記第1上部絶縁体を除去する工程の後に、前記第1下部絶縁体の露出部分の上と前記第1電気配線の突出部分の上とにポリッシュ・ストップ層を付着する工程を含み、
前記ポリッシュ・ストップ層を付着する工程の後に、
前記ポリッシュ・ストップ層を研磨停止層として、前記第1電気配線を研磨により除去して、前記第1下部絶縁体の露出部分と前記ポリッシュ・ストップ層の一部とを残す工程と、
前記ポリッシュ・ストップ層を除去する工程と、を含む
方法。 A method for reworking an interconnect layer over a logic layer and a functional layer of an integrated circuit structure, the interconnect layer including an upper insulator layer and electrical wiring over a lower insulator layer, the lower insulator The layer has a lower dielectric constant than the upper insulator layer;
The method includes removing a first upper insulator of a first interconnect layer of the interconnect layers;
A first electrical wiring and a first lower insulator of the first interconnect layer in a selective removal process that does not affect the second upper insulator of the second interconnect layer located immediately below the first interconnect layer; And a step of removing
Removing the first upper insulator, the even part of the first lower insulator is removed to a depth just below the depth of the first electric wire, it is projected a part of the first electric wire,
The method includes the step of depositing a polish stop layer on the exposed portion of the first lower insulator and on the protruding portion of the first electric wiring after the step of removing the first upper insulator. seen including,
After the step of depositing the polish stop layer,
Using the polish stop layer as a polish stop layer, removing the first electrical wiring by polishing, leaving an exposed portion of the first lower insulator and a portion of the polish stop layer;
Removing the polish stop layer .
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US10/248,452 US6674168B1 (en) | 2003-01-21 | 2003-01-21 | Single and multilevel rework |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004228569A JP2004228569A (en) | 2004-08-12 |
JP4234019B2 true JP4234019B2 (en) | 2009-03-04 |
Family
ID=29735598
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004003456A Expired - Fee Related JP4234019B2 (en) | 2003-01-21 | 2004-01-08 | How to rework the interconnect layer |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US6674168B1 (en) |
JP (1) | JP4234019B2 (en) |
Families Citing this family (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6828238B1 (en) * | 2003-06-03 | 2004-12-07 | Micron Technology, Inc. | Methods of forming openings extending through electrically insulative material to electrically conductive material |
FR2885735B1 (en) * | 2005-05-10 | 2007-08-03 | St Microelectronics Sa | INTEGRATED CIRCUIT WAVE GUIDE |
US7071099B1 (en) | 2005-05-19 | 2006-07-04 | International Business Machines Corporation | Forming of local and global wiring for semiconductor product |
US7566971B2 (en) * | 2005-05-27 | 2009-07-28 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
US8217518B2 (en) | 2006-03-08 | 2012-07-10 | Stmicroelectronics Asia Pacific Pte., Ltd. | Enhancing metal/low-K interconnect reliability using a protection layer |
US7662645B2 (en) * | 2007-09-06 | 2010-02-16 | United Microelectronics Corp. | Reworked integrated circuit device and reworking method thereof |
US8299622B2 (en) | 2008-08-05 | 2012-10-30 | International Business Machines Corporation | IC having viabar interconnection and related method |
CN102543856B (en) * | 2012-01-20 | 2014-09-03 | 上海华力微电子有限公司 | Method for repairing aluminum etching graph defects |
US9601367B2 (en) * | 2013-03-25 | 2017-03-21 | International Business Machines Corporation | Interconnect level structures for confining stitch-induced via structures |
US8853095B1 (en) * | 2013-05-30 | 2014-10-07 | International Business Machines Corporation | Hybrid hard mask for damascene and dual damascene |
US9881972B2 (en) * | 2016-05-20 | 2018-01-30 | Micron Technology, Inc. | Array of memory cells and methods of forming an array of memory cells |
US10707166B2 (en) | 2016-10-04 | 2020-07-07 | International Business Machines Corporation | Advanced metal interconnects |
US10431464B2 (en) | 2016-10-17 | 2019-10-01 | International Business Machines Corporation | Liner planarization-free process flow for fabricating metallic interconnect structures |
US10242872B2 (en) | 2017-03-21 | 2019-03-26 | International Business Machines Corporation | Rework of patterned dielectric and metal hardmask films |
US10461128B2 (en) | 2017-04-26 | 2019-10-29 | Micron Technology, Inc. | Arrays of memory cells and methods of forming an array of elevationally-outer-tier memory cells and elevationally-inner-tier memory cells |
US20190067178A1 (en) * | 2017-08-30 | 2019-02-28 | Qualcomm Incorporated | Fine pitch and spacing interconnects with reserve interconnect portion |
US10522398B2 (en) | 2017-08-31 | 2019-12-31 | International Business Machines Corporation | Modulating metal interconnect surface topography |
US10672653B2 (en) | 2017-12-18 | 2020-06-02 | International Business Machines Corporation | Metallic interconnect structures with wrap around capping layers |
US10483461B2 (en) * | 2018-04-19 | 2019-11-19 | Globalfoundries Singapore Pte. Ltd. | Embedded MRAM in interconnects and method for producing the same |
US10658235B2 (en) | 2018-06-21 | 2020-05-19 | International Business Machines Corporation | Rework for metal interconnects using etch and thermal anneal |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5122475A (en) * | 1988-09-30 | 1992-06-16 | Harris Corporation | Method of making a high speed, high density semiconductor memory package with chip level repairability |
JP3671056B2 (en) * | 1993-12-20 | 2005-07-13 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | Address line repair structure and method for thin film imaging apparatus |
US5561085A (en) * | 1994-12-19 | 1996-10-01 | Martin Marietta Corporation | Structure for protecting air bridges on semiconductor chips from damage |
US6218302B1 (en) * | 1998-07-21 | 2001-04-17 | Motorola Inc. | Method for forming a semiconductor device |
US6332988B1 (en) | 1999-06-02 | 2001-12-25 | International Business Machines Corporation | Rework process |
US6340601B1 (en) * | 1999-08-02 | 2002-01-22 | International Business Machines Corporation | Method for reworking copper metallurgy in semiconductor devices |
US6812131B1 (en) * | 2000-04-11 | 2004-11-02 | Honeywell International Inc. | Use of sacrificial inorganic dielectrics for dual damascene processes utilizing organic intermetal dielectrics |
US6350675B1 (en) * | 2000-10-12 | 2002-02-26 | Chartered Semiconductor Manufacturing Ltd. | Integration of silicon-rich material in the self-aligned via approach of dual damascene interconnects |
US20020064951A1 (en) * | 2000-11-30 | 2002-05-30 | Eissa Mona M. | Treatment of low-k dielectric films to enable patterning of deep submicron features |
US6495443B1 (en) * | 2001-06-05 | 2002-12-17 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method of re-working copper damascene wafers |
-
2003
- 2003-01-21 US US10/248,452 patent/US6674168B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2003-10-16 US US10/687,294 patent/US6982227B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2004
- 2004-01-08 JP JP2004003456A patent/JP4234019B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US6982227B2 (en) | 2006-01-03 |
JP2004228569A (en) | 2004-08-12 |
US20040142565A1 (en) | 2004-07-22 |
US6674168B1 (en) | 2004-01-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4234019B2 (en) | How to rework the interconnect layer | |
TWI643291B (en) | Method for forming interconnects | |
JP5067039B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
US6627539B1 (en) | Method of forming dual-damascene interconnect structures employing low-k dielectric materials | |
US7833893B2 (en) | Method for forming conductive structures | |
US8093149B2 (en) | Semiconductor wafer and manufacturing method for semiconductor device | |
US20060194426A1 (en) | Method for manufacturing dual damascene structure with a trench formed first | |
TW201913762A (en) | Method of forming semiconductor device and semiconductor device | |
TWI270174B (en) | Method of reducing process steps in metal line protective structure formation | |
US20070275565A1 (en) | Full removal of dual damascene metal level | |
TWI292933B (en) | Method of manufacturing a semiconductor device having damascene structures with air gaps | |
US7172962B2 (en) | Method of manufacturing a semiconductor device | |
US6500754B1 (en) | Anneal hillock suppression method in integrated circuit interconnects | |
US6638849B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor devices having copper interconnect and low-K dielectric layer | |
US9412654B1 (en) | Graphene sacrificial deposition layer on beol copper liner-seed for mitigating queue-time issues between liner and plating step | |
US6674170B1 (en) | Barrier metal oxide interconnect cap in integrated circuits | |
US20100314764A1 (en) | Hybrid metallic wire and methods of fabricating same | |
US20090191706A1 (en) | Method for fabricating a semiconductor device | |
JP2002299437A (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
JP4525534B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
JP4219215B2 (en) | Manufacturing method of electronic device | |
US20020127849A1 (en) | Method of manufacturing dual damascene structure | |
JP4167672B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
US7662711B2 (en) | Method of forming dual damascene pattern | |
US6841471B2 (en) | Fabrication method of semiconductor device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20051118 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060110 |
|
RD12 | Notification of acceptance of power of sub attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7432 Effective date: 20060203 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20060203 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20060327 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20060331 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060630 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070608 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070725 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20081125 |
|
RD14 | Notification of resignation of power of sub attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7434 Effective date: 20081125 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20081210 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111219 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |